CN105488345B - 单个地铁站的地铁隧道余热回收量测算方法 - Google Patents
单个地铁站的地铁隧道余热回收量测算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种单个地铁站的地铁隧道余热回收量的测算方法：步骤1：采集单个地铁站的地铁隧道的参数值：步骤2：利用步骤1采集的单个地铁站的地铁隧道的参数值，计算地铁隧道余热回收量理论最大值Qmax；计算地铁隧道余热回收量设计值Qmin。本发明的单个地铁站的地铁隧道余热回收量的计算方法，考虑以下因素：隧道周围土壤的导热系数；隧道周围土壤的导温系数；隧道的几何结构；隧道内壁的对流换热系数；站台侧屏蔽门处的传热系数；站厅层地面的传热系数；隧道内的空气密度，隧道内的空气比热容，余热回收前冬季隧道内的最低空气温度，站台隧道体积排风量，隧道周围土壤的自然地层温度。由于考虑了隧道内的空气温度的影响，使得地铁隧道余热回收量的计算结果更加准确。
Description
技术领域
本发明属于地铁余热回收利用领域，具体涉及一种单个地铁站的地铁余热回收量测算方法。
背景技术
目前，现有的单个地铁站的地铁隧道余热回收量的测算是采用车站内部得热量的间接估算法。这种间接估算法考虑的主要因素有：①地铁隧道几何尺寸；②周围土壤热物性参数；③隧道内空气密度；④隧道内空气比热容；⑤站台隧道体积排风量。
但是，上述估算方法并未考虑地铁隧道余热回收量对隧道内空气温度的影响，其结果无法评估其对地铁运营安全的影响程度。
发明内容
针对上述现有的单个地铁站的地铁隧道余热回收量的测算方法不够准确的问题，本发明给出了一种单个地铁站的地铁隧道余热回收量的测算方法，包括如下步骤：
步骤1：采集单个地铁站的地铁隧道的参数值：
Q：单个地铁站的地铁隧道余热回收量(w)；
LAB：上行线站台隧道的长度(m)；
LRS：下行线站台隧道的长度(m)；
LFA：上行线距离下一站区间隧道的长度的一半(m)；
LNB：上行线距离上一站区间隧道的长度的一半(m)；
LQR：下行线距离下一站区间隧道的长度的一半(m)；
LST：下行线距离上一站区间隧道的长度的一半(m)；
LFG：上行线隧道宽度(m)；
LFf：上行线隧道高度(m)；
LHQ：下行线隧道宽度(m)；
LHh：下行线隧道高度(m)；
FABDE：矩形ABDE的面积(㎡)；其余类似表达方式均相同；
ρ：隧道内空气密度(kg/m3)；
c：隧道内空气比热容(J/kg·℃)；
V：站台隧道体积排风量(m3/s)；
t0：隧道周围土壤的自然地层温度(℃)；
α：隧道周围土壤的导温系数(㎡/s)；
λ：隧道周围土壤的导热系数(w/m·℃)；
h：隧道内壁的对流换热系数(w/㎡·℃)；
ξ：壁面传热修正系数；
K3：站台侧屏蔽门处的传热系数(w/㎡·℃)；
K4：站厅层地面的传热系数(w/㎡·℃)；
π：圆周率；
e：欧拉数，也称自然常数；
步骤2：利用步骤1采集的单个地铁站的地铁隧道的参数值，计算地铁隧道余热回收量理论最大值Qmax：
Qmax＝(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)(t0-5)
其中：
Y1＝2(FFfAa+FAEFG+FQqRr+FHIQR+FBbNn+FBDMN+FJjLl+FJLST)K1ξ
其中：
其中：
其中：
式中：Qmax为单个地铁站的地铁隧道余热回收量理论最大值(w)；LAB为上行线站台隧道的长度(m)；LRS为下行线站台隧道的长度(m)；LFA为上行线距离下一站区间隧道的长度的一半(m)；LNB为上行线距离上一站区间隧道的长度的一半(m)；LQR为下行线距离下一站区间隧道的长度的一半(m)；LST为下行线距离上一站区间隧道的长度的一半(m)；LFG为上行线隧道宽度(m)；LFf为上行线隧道高度(m)；LHQ为下行线隧道宽度(m)；LHh为下行线隧道高度(m)；FABDE为矩形ABDE的面积(其余类似表达方式均相同)(㎡)；ρ为隧道内空气密度(kg/m3)；c为隧道内空气比热容(J/kg·℃)；V为站台隧道体积排风量(m3/s)；tmin为余热回收前冬季隧道内的最低空气温度(℃)；t0为隧道周围土壤的自然地层温度(℃)；α为隧道周围土壤的导温系数(㎡/s)；λ为隧道周围土壤的导热系数(w/m·℃)；h为隧道内壁的对流换热系数(w/㎡·℃)；ξ为壁面传热修正系数；K3为站台侧屏蔽门处的传热系数(w/㎡·℃)；K4为站厅层地面的传热系数(w/㎡·℃)；π：圆周率；e：欧拉数，也称自然常数。
进一步的，所述步骤2还包括：利用步骤1采集的单个地铁站的地铁隧道的参数值，计算地铁隧道余热回收量设计值Qmin：
Qmin＝(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)(tmin-5)
其中，tmin：余热回收前冬季隧道内的最低空气温度(℃)。
本发明的单个地铁站的地铁隧道余热回收量的计算方法，考虑以下因素中的一个或多个：隧道周围土壤的导热系数；隧道周围土壤的导温系数；隧道的几何结构；隧道内壁的对流换热系数；站台侧屏蔽门处的传热系数；站厅层地面的传热系数；隧道内的空气密度，隧道内的空气比热容，余热回收前冬季隧道内的最低空气温度，隧道周围土壤的自然地层温度、站台隧道体积排风量。由于考虑了隧道内的空气温度的影响，使得地铁隧道余热回收量的计算结果更加准确，同时保证了其不对地铁运营安全产生影响。
附图说明
图1为本发明中地铁隧道的结构示意图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步解释说明。
具体实施方式
实施例：
参见图1，本发明的单个地铁站的地铁隧道余热回收量的测算方法，包括如下步骤：
步骤1：采集单个地铁站的地铁隧道的参数值：
Q：单个地铁站的地铁隧道余热回收量(w)；
LAB：上行线站台隧道的长度(m)；
LRS：下行线站台隧道的长度(m)；
LFA：上行线距离下一站区间隧道的长度的一半(m)；
LNB：上行线距离上一站区间隧道的长度的一半(m)；
LQR：下行线距离下一站区间隧道的长度的一半(m)；
LST：下行线距离上一站区间隧道的长度的一半(m)；
LFG：上行线隧道宽度(m)；
LFf：上行线隧道高度(m)；
LHQ：下行线隧道宽度(m)；
LHh：下行线隧道高度(m)；
FABDE：矩形ABDE的面积(其余类似表达方式均相同)(㎡)；
ρ：隧道内空气密度(kg/m3)；
c：隧道内空气比热容(J/kg·℃)；
V：站台隧道体积排风量(m3/s)；
tmin：余热回收前冬季隧道内的最低空气温度(℃)；
t0：隧道周围土壤的自然地层温度(℃)；
α：隧道周围土壤的导温系数(㎡/s)；
λ：隧道周围土壤的导热系数(w/m·℃)
h：隧道内壁的对流换热系数(w/㎡·℃)；
ξ：壁面传热修正系数；
K3：站台侧屏蔽门处的传热系数(w/㎡·℃)；
K4：站厅层地面的传热系数(w/㎡·℃)；
π：圆周率；
e：欧拉数，也称自然常数；
步骤2：利用步骤1采集的单个地铁站的地铁隧道的参数值，计算地铁隧道余热回收量理论最大值Qmax：
Qmax＝(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)(t0-5)
同时，计算地铁隧道余热回收量设计值Qmin：
Qmin＝(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)(tmin-5)
其中：
Y1＝2(FFfAa+FAEFG+FQqRr+FHIQR+FBbNn+FBDMN+FJjLl+FJLST)K1ξ
其中：
其中：
其中：
式中：Qmax为单个地铁站的地铁隧道余热回收量理论最大值(w)；Qmin为单个地铁站的地铁隧道余热回收量设计值(w)；LAB为上行线站台隧道的长度(m)；LRS为下行线站台隧道的长度(m)；LFA为上行线距离下一站区间隧道的长度的一半(m)；LNB为上行线距离上一站区间隧道的长度的一半(m)；LQR为下行线距离下一站区间隧道的长度的一半(m)；LST为下行线距离上一站区间隧道的长度的一半(m)；LFG为上行线隧道宽度(m)；LFf为上行线隧道高度(m)；LHQ为下行线隧道宽度(m)；LHh为下行线隧道高度(m)；FABDE为矩形ABDE的面积(其余类似表达方式均相同)(㎡)；ρ为隧道内空气密度(kg/m3)；c为隧道内空气比热容(J/kg·℃)；V为站台隧道体积排风量(m3/s)；tmin为余热回收前冬季隧道内的最低空气温度(℃)；t0为隧道周围土壤的自然地层温度(℃)；α为隧道周围土壤的导温系数(㎡/s)；λ为隧道周围土壤的导热系数(w/m·℃)；h为隧道内壁的对流换热系数(w/㎡·℃)；ξ为壁面传热修正系数；K3为站台侧屏蔽门处的传热系数(w/㎡·℃)；K4为站厅层地面的传热系数(w/㎡·℃)；π：圆周率；e：欧拉数，也称自然常数。
LFA和LNB的长度之和对单个地铁站的地铁隧道余热回收量的影响较大，LFA和LNB的长度之和大时，单个地铁站的地铁隧道余热回收量大。单个地铁站的地铁隧道余热回收量除现有技术中应当考虑的主要因素外，本发明还重点考虑余热回收前冬季隧道内的最低空气温度和隧道周围土壤的自然地层温度。
以下为几个具体实施例：
实施例1：
当LFA+LBN≤600，可采用如下公式计算地铁隧道余热回收量理论最大值：
Qmax＝(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)(t0-5)；
可采用如下公式计算地铁隧道余热回收量设计值：
Qmin＝(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)(tmin-5)。
实施例2：
当600＜LFA+LBN≤1100，可采用如下公式计算地铁隧道余热回收量理论最大值：
Qmax＝(Y1+Y2+Y5)(t0-5)。
可采用如下公式计算地铁隧道余热回收量设计值：
Qmin＝(Y1+Y2+Y5)(tmin-5)。
实施例3：
当LFA+LBN＞1100，可采用如下公式计算地铁隧道余热回收量理论最大值：
Qmax＝Y1(t0-5)。
可采用如下公式计算地铁隧道余热回收量设计值：
Qmin＝Y1(tmin-5)。
以上仅为单个地铁站的地铁隧道余热回收量的几个实施例，并不限于这几种情况。
本发明的单个地铁站的地铁隧道余热回收量的测算方法包含了余热回收前冬季隧道内的最低空气温度和隧道周围土壤的自然地层温度的重要影响，使得单个地铁站的地铁隧道余热回收量更准确，同时保证了其不对地铁运营安全产生影响。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种单个地铁站的地铁隧道余热回收量的测算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：采集单个地铁站的地铁隧道的参数值：
Q：单个地铁站的地铁隧道余热回收量，单位为w；
LAB：上行线站台隧道的长度，单位为m；
LRS：下行线站台隧道的长度，单位为m；
LFA：上行线距离下一站区间隧道的长度的一半，单位为m；
LBN：上行线距离上一站区间隧道的长度的一半，单位为m；
LQR：下行线距离下一站区间隧道的长度的一半，单位为m；
LST：下行线距离上一站区间隧道的长度的一半，单位为m；
LFG：上行线隧道宽度，单位为m；
LFf：上行线隧道高度，单位为m；
LHQ：下行线隧道宽度，单位为m；
LHh：下行线隧道高度，单位为m；
FABDE：矩形ABDE的面积，单位为㎡；其余类似表达方式均相同；
ρ：隧道内空气密度，单位为kg/m3；
c：隧道内空气比热容，单位为J/kg·℃；
V：站台隧道体积排风量，单位为m3/s；
t0：隧道周围土壤的自然地层温度，单位为℃；
α：隧道周围土壤的导温系数，单位为㎡/s；
λ：隧道周围土壤的导热系数，单位为w/m·℃；
h：隧道内壁的对流换热系数，单位为w/㎡·℃；
ξ：壁面传热修正系数；
K3：站台侧屏蔽门处的传热系数，单位为w/m2·℃；
K4：站厅层地面的传热系数，单位为w/m2·℃；
π：圆周率；
e：欧拉数，也称自然常数；
步骤2：利用步骤1采集的单个地铁站的地铁隧道的参数值，计算地铁隧道余热回收量理论最大值Qmax：
Qmax＝(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)(t0-5)
其中：
Y1＝2(FFfAa+FAEFG+FQqRr+FHIQR+FBbNn+FBDMN+FJjLl+FJLST)K1ξ
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式中：Qmax为单个地铁站的地铁隧道余热回收量理论最大值，单位为w；LAB为上行线站台隧道的长度，单位为m；LRS为下行线站台隧道的长度，单位为m；LFA为上行线距离下一站区间隧道的长度的一半，单位为m；LBN为上行线距离上一站区间隧道的长度的一半，单位为m；LQR为下行线距离下一站区间隧道的长度的一半，单位为m；LST为下行线距离上一站区间隧道的长度的一半，单位为m；LFG为上行线隧道宽度，单位为m；LFf为上行线隧道高度，单位为m；LHQ为下行线隧道宽度，单位为m；LHh为下行线隧道高度，单位为m；FABDE为矩形ABDE的面积，单位为㎡；ρ为隧道内空气密度，单位为kg/m3；c为隧道内空气比热容，单位为J/kg·℃；V为站台隧道体积排风量，单位为m3/s；tmin为余热回收前冬季隧道内的最低空气温度，单位为℃；t0为隧道周围土壤的自然地层温度，单位为℃；α为隧道周围土壤的导温系数，单位为㎡/s；λ为隧道周围土壤的导热系数，单位为w/m·℃；h为隧道内壁的对流换热系数，单位为w/㎡·℃；ξ为壁面传热修正系数；K3为站台侧屏蔽门处的传热系数，单位为w/㎡·℃；K4为站厅层地面的传热系数，单位为w/㎡·℃；π：圆周率；e：欧拉数，也称自然常数。
2.如权利要求1所述的单个地铁站的地铁隧道余热回收量的测算方法，其特征在于，所述步骤2还包括：利用步骤1采集的单个地铁站的地铁隧道的参数值，计算地铁隧道余热回收量设计值Qmin：
Qmin＝(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)(tmin-5)
其中，tmin：余热回收前冬季隧道内的最低空气温度，单位为℃。
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